典型系统动态性能和稳定性分析

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1、典型系统动态性能和稳定性分析一·实验目的 1．学习和掌握动态性能指标的测试方法。2．研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。二·实验要求 1．观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。2．观测三阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。三·实验原理 利用实验箱上的模拟电路单元，参考本实验附录中的图2.1.1和图2.1.2，设计并连接由一个积分环节和一个惯性环节组成的二阶闭环系统的模拟电路（如用U9、U15、U11和

2、U8连成）。注意实验接线前必须对运放仔细调零。接线时要注意对运放锁零的要求。四·实验所用仪器 PC微机（含实验系统上位机软件）、ACT-I实验箱、USB2.0通讯线五·实验步骤和方法 1．观测二阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。2．观测三阶系统的阶跃响应，测出其超调量和调节时间，并研究其参数变化对动态性能和稳定性的影响。具体步骤：1．熟悉实验箱，利用实验箱上的模拟电路单元，参考本实验附录中的图2.1.1和图2.1.2，设计并连接由一个积分环节和一个惯性环节组成

3、的二阶闭环系统的模拟电路（如用U9、U15、U11和U8连成）。注意实验接线前必须对运放仔细调零。接线时要注意对运放锁零的要求。2．利用实验设备观测该二阶系统模拟电路的阶跃特性，并测出其超调量和调节时间。3．改变该二阶系统模拟电路的参数，观测参数对系统动态性能的影响。4．利用实验箱上的模拟电路单元，参考本实验附录中的图2.2.1和图2.2.2，设计并连接由一个积分环节和两个惯性环节组成的三阶闭环系统的模拟电路（如用U9、U15、U11、U10和U8连成）。5．利用实验设备观测该三阶系统模拟电路的阶跃特性，并测

4、出其超调量和调节时间。6．改变该三阶系统模拟电路的参数，观测参数对系统稳定性与动态指标的影响。7．分析实验结果，完成实验报告。注意：以上实验步骤中的2、3与5、6的具体操作方法，请参阅“实验一”的实验步骤2；实验步骤7的具体操作方法，请参阅“实验一”的实验步骤3，这里不再赘述。附录：1．典型二阶系统典型二阶系统的方块结构图如图2.1.1所示：其开环传递函数为，其闭环传递函数为，其中，取二阶系统的模拟电路如图2.1.2所示：该系统的阶跃响应如图2.1.3所示：Rx接U4单元的220K电位器，改变元件参数Rx大小

5、，研究不同参数特征下的时域响应。2.1.3a，2.1.3b，2.1.3c分别对应二阶系统在过阻尼，临界阻尼，欠阻尼三种情况下的阶跃响应曲线：2．典型三阶系统典型三阶系统的方块结构图如图2.2.1所示：其开环传递函数为，其中，取三阶系统的模拟电路如图2.2.2所示：该系统开环传递函数为，,Rx的单位为KW。系统特征方程为，根据劳斯判据得到：系统稳定012根据K求取Rx。这里的Rx可利用模拟电路单元的220K电位器，改变Rx即可改变K2，从而改变K，得到三种不同情况下的

6、实验结果。该系统的阶跃响应如图2.2.3a、2.2.3b和2.2.3c所示，它们分别对应系统处于不稳定、临界稳定和稳定的三种情况。六·实验注意事项 在实验过程中，要听从老师的指导，严格按照实验步骤进行，不能任意更改，不熟悉的仪器设备，应先请老师知道后使用，切勿随意乱动。实验室如有问题发生，应首先用自己学过的知识，独立思考加以解决，努力培养独立分析问题和解决问题的能力，如自己不能解决可与指导老师共同讨论研究，提出解决问题的方法。七·实验预习要求 每次实验前必须详细预习实验讲义，明了实验目的、原理方法及操作步骤，

7、并在记录本上拟出简单的实验原理、使用方法及操作室的注意事项。八·实验报告要求 实验进行时，必须随时把观察到的现象和实验数据，如实地记录在实验报告上，不得记在散页纸上，要养成良好的做原始记录的习惯。